Prvý reaktor

V roku 1938 získal Enrico Fermi (29. 9. 1901 – 28. 11. 1954) Nobelovu cenu za fyziku za objav nových rádioaktívnych prvkov vznikajúcich ožarovaním neutrónmi a za objasnenie jadrových reakcií vyvolaných pomalými neutrónmi. V tom istom roku emigroval z Európy do Spojených štátov amerických, kde sa neskôr stal jedným z popredných vedcov projektu Manhattan, ktorého cieľom bolo využiť jadrovú energiu.

 

Chicago Pile No. 1

Prvá riadená štiepna reťazová reakcia bola uskutočnená 2. decembra 1942 o 15:25 v priestoroch pod západnou tribúnou štadióna Stagg Field na Chicagskej univerzite. Fermi so svojimi spolupracovníkmi tu postavili prvý grafitový jadrový reaktor. Tvorila ho približne štyri metre vysoká zostava grafitových blokov s priemerom približne 7,5 metra, medzi ktorými boli uložené bloky kovového uránu a oxidu uránu. Aktívna zóna mala tvar splošteného elipsoidu. Pôvodne sa uvažovalo o guľovom tvare, no podľa Fermiho výpočtov postačovala aj menšia, nedokončená konštrukcia. Reaktor obsahoval približne 385 ton grafitu a 46 ton uránu (vo forme kovového uránu a oxidu uránu). Náklady na jeho výstavbu dosiahli približne 1 milión amerických dolárov.

Výkon reaktora sa riadil ručným zasúvaním kadmiových regulačných tyčí. Bezpečnosť zabezpečovala havarijná kadmiová tyč, ktorá bola zaistená lanom. V prípade núdze sa malo lano preseknúť, čím by sa tyč pôsobením protizávažia okamžite zasunula do aktívnej zóny a zastavila štiepnu reakciu. Ďalšou poistkou bol tím pracovníkov pripravených v prípade potreby naliať na reaktor roztok kadmiovej soli a veľký pogumovaný vak určený na uhasenie prípadného požiaru. Počas experimentu však nebolo potrebné zasiahnuť, pretože reaktor pracoval presne podľa očakávaní.

Riadená štiepna reťazová reakcia trvala 28 minút a sledovali ju vedci využívajúci jednoduché meracie prístroje. Počas experimentu bol výkon reaktora postupne zvýšený až na približne 0,5 W a počas prevádzky sa jeho teplota zvýšila len o niekoľko stupňov Celzia.

 

Vedeli ste, že...?

Reaktor EBR-I bol pôvodne označovaný ako Chicago Pile No. 4 alebo „Zinn’s Infernal Pile“ podľa jeho konštruktéra Waltera H. Zinna.

 

Prvá jadrová elektráreň

Prvou experimentálnou jadrovou elektrárňou bola EBR-I v štáte Idaho. Počas prvého experimentu dodávala elektrický výkon približne 100 W a 20. decembra 1951 po prvýkrát v histórii rozsvietila štyri žiarovky elektrickou energiou vyrobenou v jadrovom reaktore. Nasledujúci deň už dokázala napájať celú budovu.

Hlavným cieľom jej konštruktérov však nebola výroba elektrickej energie, ale overenie, či je možné v jadrovom reaktore vyrobiť viac štiepneho materiálu, než sa pri prevádzke reaktora spotrebuje. Išlo o množivý reaktor (EBR – Experimental Breeder Reactor), v ktorom prebieha štiepenie vyvolané rýchlymi neutrónmi bez použitia moderátora. Z uránu-238 sa pritom zachytávaním neutrónov vytvára plutónium, ktoré možno následne využiť ako jadrové palivo.

Prvou jadrovou elektrárňou pripojenou do elektrizačnej sústavy bola elektráreň pri ruskom meste Obninsk, uvedená do prevádzky 27. júna 1954. Jej elektrický výkon bol 5 MW (tepelný výkon 30 MW). Reaktor využíval ako chladiace médium obyčajnú vodu a ako moderátor grafit. Rovnaký princíp moderovania grafitom a chladenia obyčajnou vodou bol neskôr použitý aj pri reaktoroch typu RBMK.

Vedeli ste, že...?

Pojem „jadrový reaktor“ sa začal používať začiatkom 40. rokov 20. storočia počas vývoja prvých experimentálnych reaktorov.

Prvá jadrová ponorka USS Nautilus bola zaradená do služby v roku 1955.